(57)【要約】【課題】低い消費電力で位相差を保持することバルブタイミング制御装置を提供する。【解決手段】カム軸２１とクランク軸２２との間の位相差はバルブタイミング調節機構４のモータ４２によって調節される。この装置は、モータ４２の回転数を制御するための目標値が変化しても位相差が変化しない不感帯をもつ。ＥＣＵ５２は、位相差を一定値に保持するための目標回転数を設定するために、保持回転数ＨＲを記憶している。この保持回転数ＨＲには、不感帯の中でも比較的低い保持回転数を与える値が設定されている。さらに、ＥＣＵ５２は、更新手段５８により、最低保持回転数を自動的に学習し、保持回転数ＨＲを更新する。これにより、低い回転数で位相差を保持することができ、消費電力を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸とクランク軸との間の実際の実位相差を、モータの回転により保持するバルブタイミング調節機構（４）と、
前記モータの回転数を制御するための目標値が変化しても前記実位相差が変化しない不感帯の中の低回転数領域に属する保持値を記憶する記憶手段（５７）と、
前記実位相差を保持するとき前記記憶手段に記憶された前記保持値に前記モータの回転数を制御する制御手段（５３、５４、５５、５６）とを備えることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記記憶手段に記憶された前記保持値は、前記不感帯の中の最も低い回転数に相当する目標値であることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記不感帯を検出し、前記不感帯が検出されたときの前記目標値に基づいて前記記憶手段に記憶された前記保持値を更新する更新手段（５８）をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記更新手段（５８）は、前記実位相差の所定の変化を検出することにより、前記不感帯の中の最も低い回転数に相当する目標値である最低保持値を検出し、この最低保持値に基づいて前記保持値を更新することを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
前記更新手段（５８）は、前記目標値を徐々に減少させ、前記位相差が遅角を開始したときの目標値を前記最低保持値として検出することを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記更新手段（５８）は、前記目標値を徐々に増加させ、前記位相差が遅角を停止したときの目標値を前記最低保持値として検出することを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方の開閉タイミングを可変とするバルブタイミング制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載のバルブタイミング制御装置が知られている。このバルブタイミング制御装置では、クランク軸と同期して回転する従動部材であるプーリと、カム軸との間に、差動歯車機構よりなる減速機構を設けた調節機構を備えている。さらに、この減速機構の噛み合い位置を移動させるモータを備える。制御装置は、モータの回転数を制御することにより、クランク軸とカム軸との位相差を目標位相差に制御する。従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９０６６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２０８７４号公報
【特許文献３】特表２００７−２５５４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および特許文献２の技術によると、モータが減速機構と同じ回転数で回転することにより位相差が一定値に保持される。ところが、システムを構成する部品の摩擦、歯車の遊び、電気的な応答特性などに起因して、モータ制御のための目標値、例えば目標回転数が変化しても、位相差が一定に保持される不感帯が存在した。このような不感帯は、例えば減速機構における摩擦、バルブを駆動する駆動システムの摩擦、モータ内の摩擦などに起因して生じる。
【０００５】
位相差を一定に保持する場合、モータの回転数が不感帯の中に位置することとなる。しかし、不感帯の中の比較的高い目標回転数でモータを回転させると、消費電力が多いという問題点がある。
【０００６】
また、不感帯の幅は、その原因となる部品の製品ごとの差に起因して、バルブタイミング制御装置ごとに異なることがある。また、不感帯の幅は、エンジンの運転状態や、累積運転時間などによって変動することがあった。このため、位相差を一定に保持するために固定値を用いた場合には、不感帯の変動に起因して、固定値が不感帯の中の比較的高い目標回転数に移動してしまうおそれがあった。
【０００７】
さらに、特許文献３のように、モータの回転を停止させて一定の位相差を保持するように調節機構を構成することも提案されている。しかし、この構成では、モータへの通電が停止された後に、初期位相差へ自動的に復帰することができない。例えば、システムの異常が発生したときに、エンジンの作動を保証できる最遅角へ自動的に移動することができない。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、低い消費電力で位相差を保持することができるバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、不感帯が変動しても、低い消費電力で位相差を保持することができるバルブタイミング制御装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用することができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、カム軸とクランク軸との間の実際の実位相差を、モータの回転により保持するバルブタイミング調節機構（４）と、モータの回転数を制御するための目標値が変化しても実位相差が変化しない不感帯の中の低回転数領域に属する保持値を記憶する記憶手段（５７）と、実位相差を保持するとき記憶手段に記憶された保持値にモータの回転数を制御する制御手段（５３、５４、５５、５６）とを備えることを特徴とするバルブタイミング制御装置という技術的手段を採用する。
【００１２】
この発明によると、制御手段は、実位相差を保持するとき、記憶手段に記憶された保持値に基づいてモータの回転数を制御する。これにより、位相差が一定値に保持される。しかも、記憶手段に記憶されている保持値は、目標値が変化しても実位相差が変化しない不感帯の中の低回転領域に属している。このため、位相差を保持するときに、モータの回転数が不必要に高くなることが回避される。この結果、低い消費電力で位相差を保持することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、記憶手段に記憶された保持値は、不感帯の中の最も低い回転数に相当する目標値であることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、不感帯の中の最も低い回転数に相当する最低保持値が記憶手段に記憶される。このため、制御手段は、位相差を保持するときに最低保持値に基づいてモータの回転数を制御する。このため、低い消費電力で位相差を保持することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、不感帯を検出し、不感帯が検出されたときの目標値に基づいて記憶手段に記憶された保持値を更新する更新手段（５８）をさらに備えることを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、不感帯を検出することにより、保持値が自動的に更新される。よって、不感帯が変動しても、その変動に追従して保持値が更新される。このため、不感帯が変動しても、低い消費電力で位相差を保持することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、更新手段（５８）は、実位相差の所定の変化を検出することにより、不感帯の中の最も低い回転数に相当する目標値である最低保持値を検出し、この最低保持値に基づいて保持値を更新することを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、実位相差の変化を観測し、所定の変化を検出することで、不感帯の最低保持値を検出することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、更新手段（５８）は、目標値を徐々に減少させ、位相差が遅角を開始したときの目標値を最低保持値として検出することを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、目標値が不感帯から遅角領域に出たことを検出して、最低保持値が検出される。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、更新手段（５８）は、目標値を徐々に増加させ、位相差が遅角を停止したときの目標値を最低保持値として検出することを特徴とするという技術的手段を採用する。この発明によると、目標値が遅角領域から不感帯に入ったことを検出して、最低保持値が検出される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した第１実施形態の車両用エンジンシステムを示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の位相差制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態のモータ制御処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の更新処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の更新処理における信号の挙動を示すグラフである。
【図６】第１実施形態の更新処理により得られる保持回転数を示すグラフである。
【図７】第２実施形態の更新処理における信号の挙動を示すグラフである。
【図８】第３実施形態の更新処理における信号の挙動を示すグラフである。
【図９】第４実施形態の更新処理における信号の挙動を示すグラフである。
【図１０】第５実施形態の更新処理における信号の挙動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態の車両用エンジンシステムを示すブロック図である。図２は、位相差制御処理を示すフローチャートである。図３は、モータ制御処理を示すフローチャートである。図４は、更新処理を示すフローチャートである。図５は、更新処理における実位相差ＡＰと目標回転数ＴＲとの挙動を示すグラフである。図６は、更新処理により得られる保持回転数ＨＲを示すグラフである。
【００２０】
図１において、車両の動力源としての内燃機関２（以下、エンジンという）を含む車両用エンジンシステム１が図示されている。車両用エンジンシステム１は、エンジン２と、バルブタイミング制御装置３とを備える。バルブタイミング制御装置３は、バルブタイミング調節機構４と、制御システム５とを備える。エンジン２は、吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方を駆動するカム軸２１と、クランク軸２２とを有する。カム軸２１とクランク軸２２との間には、ベルトなどの連動機構が設けられている。
【００２１】
バルブタイミング調節機構４は、カム軸２１とクランク軸２２との間の連動機構に設けられた減速機構４１を備える。減速機構４１には、特許文献１ないし３に記載された構成を用いることができる。減速機構４１は、カム軸２１とクランク軸２２との間の噛み合い位置を進角側または遅角側に移動させることにより、カム軸２１とクランク軸２２との間の位相差を変化させる。この位相差は、バルブタイミングを示す。減速機構４１は、差動歯車機構によって提供することができる。例えば、差動歯車機構として、遊星歯車機構を用いることができる。サンギヤを、カム軸２１およびクランク軸２２の一方に設け、リングギヤをカム軸２１およびクランク軸２２の他方に設け、プラネタリキャリヤを相対的に回転させることにより、位相差を変化させることができる。図面には、差動機構として、典型的な遊星歯車機構のモデルが図示されている。
【００２２】
バルブタイミング調節機構４は、モータ４２を有する。モータ４２は、減速機構４１に連結されている。モータ４２は、減速機構４１と同期して回転することで、位相差を一定値に保持する。モータ４２の回転が減速機構４１の回転より遅れること、または進むことによって、位相差が変化する。例えば、モータ４２は、遊星歯車機構のプラネタリキャリアを回転させるように構成することができる。モータ４２は、三相電動機によって構成することができ、その回転数を調節するインバータを含む。
【００２３】
制御システム５は、複数のセンサと、電子制御装置（以下、ＥＣＵという）５２とを備える。制御システム５は、複数のセンサからの信号に応じて、モータ４２を制御することにより、バルブタイミングを望ましい状態に制御する。より詳細には、複数のセンサからの信号に基づいて設定される目標位相差に、実位相差を制御する。
【００２４】
制御システム５は、エンジン２の運転状態を制御するために必要な複数のセンサを備える。複数のセンサには、モータ４２の回転数を検出する回転数センサ５１ａと、カム軸２１の回転角を検出するカムセンサ５１ｂと、クランク軸２２の回転角を検出するクランクセンサ５１ｃとが含まれる。さらに、複数のセンサには、他のセンサ５１ｄが含まれる。他のセンサ５１ｄには、エンジン２の回転数を検出する回転数センサ、エンジン２の吸気圧力を検出する吸気圧センサ、および運転者によるスロットル操作量を検出するスロットルセンサなどが含まれる。さらに、他のセンサ５１ｄには、燃料噴射量を示す信号を提供する燃料噴射量制御装置、および点火時期を示す信号を提供する点火制御装置などが含まれる。
【００２５】
ＥＣＵ５２は、マイクロコンピュータを含む制御装置であって、図示の機能的手段をハードウェアおよびソフトウェアによって実現している。ＥＣＵ５２は、複数のセンサから信号を入力し、モータ４２の回転数を制御する制御手段を提供する。ＥＣＵ５２は、モータ４２の回転数を目標回転数にフィードバック制御する回転数制御手段５３を備える。回転数制御手段５３は、回転数センサ５１ａによって検出された検出回転数ＤＲを、目標回転数ＴＲに一致させるように、モータ４２を制御する。具体的には、検出回転数ＤＲと、目標回転数ＴＲとの偏差に応じて、インバータの通電タイミングを調節し、モータ４２に供給される電力を調節する。モータ４２は、カム軸２１と同期して回転するため、基本回転数ＢＲは、クランクセンサ５１ｃの信号が示すエンジン回転数から与えることができる。
【００２６】
ＥＣＵ５２は、カムセンサ５１ｂからの信号と、クランクセンサ５１ｃからの信号とに基づいて実位相差ＡＰを算出する実位相差算出手段５４を備える。実位相差ＡＰは、実際のバルブタイミングを示す。ＥＣＵ５２は、複数のセンサ、典型的には他のセンサ５１ｄからの信号に基づいて目標位相差ＴＰを算出し、設定する目標位相差算出手段５５を備える。目標位相差ＴＰは、エンジン２の運転状態を最適な状態とするように設定される。
【００２７】
ＥＣＵ５２は、位相差制御手段５６を備える。位相差制御手段５６は、実位相差ＡＰを目標位相差ＴＰに一致させるように、モータ４２の回転数をフィードバック制御する。位相差制御手段５６により算出されたフィードバック制御量ＦＢを、クランクセンサ５１ｃからの信号により与えられる基本回転数ＢＲに加えることにより、目標回転数ＴＲが算出される。例えば、位相差制御手段５６は、少なくとも比例制御を含むフィードバック制御器として構成することができる。
【００２８】
この実施形態のバルブタイミング調節機構４によると、位相差を一定値に保持するとき、モータ４２は所定の回転数で回転する必要がある。このような構成は、モータ４２を停止させたときに、位相差を所定方向へ自律的に変化させることができる。このような特性は、フェールセーフ機能として利用することができる。
【００２９】
また、目標値としての目標回転数ＴＲが変化しても位相差が変化しない不感帯が発生する。不感帯におけるモータ４２の最も低い目標回転数を最低保持回転数と呼ぶ。不感帯におけるモータ４２の最も高い目標回転数を最高保持回転数と呼ぶ。また、不感帯の最低保持回転数と最高保持回転数との間を、不感帯の幅と呼ぶ。最低保持回転数は、位相差を変化させることがない最も低い回転数にモータ４２を制御するためのものであって、最低保持値、または最低保持目標値とも呼ばれる。
【００３０】
ＥＣＵ５２は、位相差を一定値に保持するためのモータ４２の目標回転数を決定するための保持回転数ＨＲを記憶している。この保持回転数ＨＲは、学習値とも呼ばれる。保持回転数ＨＲは、不感帯の中の値である。この実施形態では、保持回転数ＨＲは、最低保持回転数に相当する値とされる。なお、最低保持回転数よりやや高い回転数に相当する値を保持回転数ＨＲとしてもよい。
【００３１】
さらに、ＥＣＵ５２は、保持回転数を自動的に探し出し、更新する学習手段を備える。この学習手段は、保持回転数を記憶する記憶手段５７を備える。学習手段は、不感帯を自動的に検出し、検出された不感帯に基づいて保持回転数ＨＲを更新する。学習手段は、不感帯を特徴付ける特徴点を検出し、この特徴点における回転数に基づいて保持回転数ＨＲを更新するように構成されている。特徴点としては、不感帯の中央の回転数、不感帯の最低保持回転数または不感帯の最高保持回転数を用いることができる。保持回転数ＨＲを更新する手段は、探索制御量ＳＱを回転数制御手段に与えることにより最低保持回転数を探索し、最低保持回転数に基づいて保持回転数ＨＲを更新する更新手段５８によって提供することができる。さらに、学習手段は、探索制御量ＳＱとフィードバック制御量ＦＢを切り換える切換手段５９を備える。
【００３２】
記憶手段５７は、位相差を一定値に保持するときに必要な制御量ＦＢの値に相当する保持回転数ＨＲを記憶する。保持回転数ＨＲには、不感帯の中でもモータ４２の目標回転数が最も低い最低保持回転数が設定される。保持回転数ＨＲは、位相差制御手段５６におけるフィードバック演算処理の定数項を与える。この結果、実位相差ＡＰが目標位相差ＴＰにほぼ一致するときには、フィードバック制御量ＦＢが保持回転数ＨＲに基づいて設定される。これにより、実位相差ＡＰは、目標位相差ＴＰに保持される。
【００３３】
工場からの出荷時には、記憶手段５７には、初期の保持回転数ＨＲｏが記憶されている。初期保持回転数ＨＲｏは、固定値である。この初期保持回転数ＨＲｏは、バルブタイミング制御装置３に想定される不感帯の変動を考慮して設定されている。最低保持回転数が最も高い状態でも、位相差を保持することができる値が、初期保持回転数ＨＲｏとして設定されている。
【００３４】
図６において、不感帯の変動と、初期保持回転数ＨＲｏとの関係が図示されている。バルブタイミング制御装置３が最も望ましい状態のとき、例えば製造初期においては初期不感帯が生じる。一方、エンジン２が長期間使用されると、不感帯が拡張することがある。この場合、不感帯は後期不感帯となる。初期保持回転数ＨＲｏは、初期不感帯においても、位相差を保持でき、しかも初期不感帯の中でも最低保持回転数と同一か、これよりやや高い目標回転数に相当する値として、予め設定されている。この初期保持回転数ＨＲｏは、後述の更新手段５８によって保持回転数ＨＲが更新されるまで使用される。
【００３５】
このように、位相差を保持するための保持回転数ＨＲには、固定値を設定することができる。そして、その固定値は、不感帯が最良の状態でも、比較的低い目標回転数で位相差を保持することができる値とされる。これにより、後述する更新手段５８が機能できないか、あるいは更新手段５８を備えない変形構成においても、位相差を保持するための消費電力が低いバルブタイミング制御装置を提供することができる。
【００３６】
更新手段５８は、予め定められた探索制御量ＳＱを、回転数制御手段５３に与えることにより、その時点での不感帯における最低保持回転数を探索する。ここでは、モータ４２の目標回転数を探索制御量ＳＱに応じて変化させることにより、不感帯の中でもモータ４２の消費電力が最低となる最低保持回転数を探索する。具体的には、位相差を一定に保持することのできる最も低い目標回転数を探索する。
【００３７】
更新手段５８は、最低保持回転数が探し出されると、その最低保持回転数に基づいて保持回転数を更新する。探し出された最低保持回転数をそのまま保持回転数ＨＲとして設定してもよい。また、探し出された最低保持回転数に基づいて保持回転数ＨＲを補正してもよい。
【００３８】
切換手段５９は、通常時にはフィードバック制御量ＦＢを選択し、学習時にのみ探索制御量ＳＱを選択する。これにより、通常時には、位相差制御手段５６による位相差制御が実行される。一方、学習時には、位相差制御手段５６によるフィードバック制御が停止され、更新手段５８による探索処理と更新処理とが実行される。
【００３９】
図２において、位相差制御手段５６を提供する位相差制御処理７０のフローチャートが図示されている。ステップ７１では、複数のセンサの信号を入力する。ステップ７２では、実位相差ＡＰを算出する。ステップ７２の処理は、実位相差算出手段５４に相当する。ステップ７３では、目標位相差ＴＰを算出する。ステップ７３の処理は、目標位相差算出手段５５に相当する。
【００４０】
ステップ７４では、フィードバック制御量ＦＢを算出する。ここでは、目標位相差ＴＰと実位相差ＡＰとの偏差量と保持回転数ＨＲとに基づいてフィードバック制御量ＦＢを算出する。フィードバック制御量ＦＢの算出には、一般的なＰ制御式、ＰＩ制御式、ＰＩＤ制御式、ＰＤ制御式などを用いることができる。ここで、保持回転数ＨＲは、フィードバック制御式の定数項に代入されている。
【００４１】
ステップ７５では、保持後に進角するか否かが判定される。この実施形態では、最低保持回転数が保持回転数とされる。このため、位相差を保持している状態から進角させる場合には、フィードバック制御量ＦＢが不感帯の幅を越えて変化した後に、ようやく位相差が進角可能となる。このような制御上の遅れを解消するために、ステップ７５とステップ７６とが設けられている。ステップ７５において、保持後の進角であると判定されると、ステップ７６へ進む。ステップ７６では、フィードバック制御量ＦＢに、不感帯の幅に相当する補正値を加算する。これにより、フィードバック制御量ＦＢを、進角可能な値にスキップ的に近づけることができる。ステップ７７では、基本回転数ＢＲにフィードバック制御量ＦＢを加算して、目標回転数ＴＲとして出力する。
【００４２】
図３において、回転数制御手段５３を提供するモータ制御処理８０が図示されている。ステップ８１では、複数のセンサの信号を入力する。ここでは、回転数センサ５１ａにより検出された検出回転数ＤＲと目標回転数ＴＲとが少なくとも入力される。ステップ８２では、モータ４２の回転数を目標回転数ＴＲに一致させるための回転数フィードバック制御量が算出される。ここでも、一般的なフィードバック制御式を用いることができる。ステップ８２では、モータ４２の回転数を目標回転数ＴＲに一致させるためのモータ４２の通電量を示すデューティ比ＤＴが算出される。ステップ８３では、ステップ８２で算出されたデューティ比ＤＴに基づいてインバータが制御される。これにより、モータ４２の各相巻線への通電タイミング、通電時間、実効電圧が制御され、モータ４２の回転数が目標回転数ＴＲに制御される。
【００４３】
図４において、更新手段５８を提供する更新処理９０が図示されている。ステップ９１では、学習を実施する条件が成立しているか否かが判断される。更新処理９０においては、バルブタイミング調節機構４によって位相差を強制的に変化させる。このため、位相差の強制的な変化がエンジン２の運転状態に悪影響を与えないような条件が設定される。例えば、実位相差ＡＰがほとんど変化しないような比較的安定した運転状態にエンジン２があることを示す条件が用いられる。また、目標位相差ＴＰがほとんど変化しないことを示す条件を用いることができる。例えば、エンジン２がアイドリング運転状態にあることを学習条件とすることができる。また、車両が平坦路を一定の速度で走行していることを学習条件とすることができる。ステップ９１において学習条件が成立しないと、後続の処理をスキップする。ステップ９１において、学習条件が成立すると、ステップ９２へ進む。ステップ９２では、位相差制御処理７０を停止する。ステップ９２および後述のステップ９９の処理は、切換手段５９に相当する。ステップ９３では、モータ４２の目標回転数が最低となる最低保持回転数を探索する。
【００４４】
ステップ９４では、予め定められた所定のシーケンスで目標値としての目標回転数ＴＲを徐々に変化させる。ステップ９４では、探索制御量ＳＱを与えることによって目標回転数ＴＲを変化させる。探索制御量ＳＱは、最低保持回転数の前後における実位相差ＡＰの所定の変化を検出できるように予め定められている。探索制御量ＳＱは、最低保持回転数が存在するであろうと予想される所定領域にわたって目標回転数ＴＲを徐々に変化させるように時間の経過に伴って目標回転数を変化させる関数として設定されている。
【００４５】
この実施形態では、更新手段５８には、探索制御量ＳＱが予め設定されている。探索制御量ＳＱは、モータ４２の目標回転数を徐々に低下させるように、現在の保持回転数ＨＲｏから所定値まで徐々に低下するように設定され、記憶されている。
【００４６】
ステップ９５では、少なくともカムセンサ５１ｂの信号とクランクセンサ５１ｃの信号とが入力される。ステップ９６では、実位相差ＡＰを算出する。これにより、探索制御量ＳＱによりモータ４２の目標回転数を変化させたことによって得られる実位相差ＡＰの変化が監視される。
【００４７】
ステップ９７では、探索処理が終了したか否かが判定される。最低保持回転数が探し出されると、探索処理の終了が判定され、ステップ９８へ進む。ステップ９７では、制御量ＳＱによる目標回転数の変化が完了した場合にも、探索処理の終了を判定する。ステップ９７の判定処理は、実位相差ＡＰの変化を監視することにより実施される。例えば、実位相差ＡＰが、探索制御量ＳＱに応じて予め定められた所定の変化を示すと、探索処理の終了が判定される。最低保持回転数は、位相差が一定値に保持される不感帯と、位相差が遅角方向へ変化する領域との境界上に位置している。よって、探索制御量ＳＱが目標回転数ＴＲを徐々に減少させる場合には、実位相差ＡＰが遅角を開始したことが、所定の変化として設定される。また、探索制御量ＳＱが目標回転数ＴＲを徐々に増加させる場合には、実位相差ＡＰが遅角を停止したことが、所定の変化として設定される。
【００４８】
ステップ９３により最低保持回転数が探し出されると、ステップ９８へ進む。ステップ９８では、探索処理が終了したときの探索制御量ＳＱに基づいて最低保持回転数が特定され、保持回転数が更新される。ステップ９８では、保持回転数が更新される。ここでは、ステップ９３により探し出された最低保持回転数を新たな保持回転数ＨＲとする。ステップ９８で更新された保持回転数ＨＲは、ステップ７４において用いられる。ステップ９９では、位相差制御処理７０を再開する。この結果、これ以後の位相差制御処理７０においては、ステップ９８で更新された保持回転数ＨＲが用いられる。
【００４９】
図５において、更新処理における実位相差ＡＰの変化を示すグラフ（Ａ）と、目標回転数ＴＲの変化を示すグラフ（Ｂ）が図示されている。実位相差ＡＰがほとんど変化しない安定した運転状態が検出されると、時刻ｔ１で更新処理９０が開始される。更新処理９０が開始されると、目標回転数ＴＲは、探索制御量ＳＱに基づいて徐々に変化してゆく。この実施形態では、探索制御量ＳＱは、目標回転数ＴＲを徐々に遅角側へ変化させるように設定されている。時刻ｔ１では、目標回転数ＴＲは、古い保持回転数ＨＲｏで安定している。時刻ｔ１以後、古い保持回転数ＨＲｏよりもさらに消費電力が低い最低保持回転数を探索するために、目標回転数ＴＲは探索制御量ＳＱに応じて徐々に低下してゆく。
【００５０】
やがて、時刻ｔ２で、実位相差ＡＰが遅角を開始する。このとき、目標回転数ＴＲは、不感帯を出て、位相差が遅角する領域へ出たと考えられる。よって、この時刻ｔ２における探索制御量ＳＱを最低保持回転数として記憶する。これに基づいて、記憶手段５７に記憶された保持回転数ＨＲが古い保持回転数ＨＲｏから新たな保持回転数ＨＲｎに更新される。わずかの時間遅れの後、時刻ｔ３で更新処理９０が終了すると、位相差制御処理７０が再開される。時刻ｔ３の後は、位相差制御処理７０によって実位相差ＡＰが目標位相差ＴＰへ向けてフィードバック制御される。実位相差ＡＰが目標位相差ＴＰに復帰すると、目標回転数ＴＲは、新たな保持回転数ＨＲｎと基本回転数ＢＲとで示される回転数で安定する。
【００５１】
図６において、バルブタイミング制御装置３における位相差の応答特性グラフ（Ａ）と、消費電力グラフ（Ｂ）とにおける保持回転数ＨＲの位置が図示されている。この実施形態では、バルブタイミング制御装置３が最も望ましい状態にあるとき、初期不感帯が生じる。そこで、初期保持回転数ＨＲｏは、初期不感帯においても位相差を保持することができ、しかも初期不感帯の中でも比較的低い目標回転数に設定されている。この結果、最低保持回転数が最も高くなる条件下においても、初期保持回転数ＨＲｏを用いることにより、低い目標回転数、すなわち少ない消費電力で位相差を保持することができる。また、最低保持回転数が低く変動しても、初期保持回転数ＨＲｏを用いることにより、少なくとも位相差を保持することができる。
【００５２】
エンジン２が実際に使用されると、温度、累積運転期間などの運転状態に応じて不感帯の幅が拡大することがある。例えば、後期不感帯のように大きい不感帯をもつことがある。このように不感帯が変動しても、更新手段５８が、最低保持回転数を探索する。この結果、記憶手段５７に記憶された保持回転数ＨＲは、初期保持回転数ＨＲｏから、更新された保持回転数ＨＲｎに更新される。よって、不感帯が変動しても、更新された保持回転数ＨＲｎを用いることにより、低い目標回転数、すなわち少ない消費電力で位相差を保持することができる。
【００５３】
なお、図示においては目標回転数の軸上に保持回転数ＨＲを図示したが、記憶手段５７に記憶された保持回転数は、基本回転数ＢＲを減じた制御量相当の値が記憶されている。
【００５４】
以上に述べた実施形態によると、位相差を保持するときに、不感帯の中でも比較的低い目標回転数にモータ４２が制御される。このため、バルブタイミング制御装置の消費電力を低減することができる。
【００５５】
特に、この実施形態では、位相差を保持するときに、不感帯の中でも最も低い最低保持回転数にモータ４２が制御される。このため、バルブタイミング制御装置の消費電力を最低レベルに低減することができる。
【００５６】
また、この実施形態では、最低保持回転数を自動的に探索する更新手段を備えている。このため、不感帯が変動しても、バルブタイミング制御装置の消費電力を低減することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、本発明を適用した第２実施形態を説明する。先行する説明を参照することができる構成要素には、先行実施形態と同一の符号を付した。図７において、更新処理における実位相差ＡＰの変化を示すグラフ（Ａ）と、目標回転数ＴＲの変化を示すグラフ（Ｂ）が図示されている。この実施形態では、ステップ９４において、学習開始時に目標回転数ＴＲをゼロまでスキップ低下させた後に、目標回転数ＴＲを徐々に上昇させるように設定された探索制御量ＳＱが使用される。他の構成は先行実施形態と同一である。
【００５８】
時刻ｔ１で更新処理９０が開始されると、目標回転数ＴＲは、探索制御量ＳＱに基づいてゼロまで急激に低下する。これにより、目標回転数ＴＲは、探索されるべき新たな保持回転数ＨＲｎを飛び越えて、実位相差ＡＰを遅角側へ移動させるために十分な値になる。具体的にはモータ４２への通電が遮断される。この後、目標回転数ＴＲは徐々に増加する。この結果、実位相差ＡＰは比較的速い速度で徐々に遅角してゆく。
【００５９】
やがて、時刻ｔ２で、実位相差ＡＰが遅角を停止する。このとき、目標回転数ＴＲは、不感帯より低い領域から、不感帯の中で入ったと考えられる。よって、この時刻ｔ２における探索制御量ＳＱを最低保持回転数として記憶する。これに基づいて、記憶手段５７に記憶された保持回転数ＨＲが古い保持回転数ＨＲｏから新たな保持回転数ＨＲｎに更新される。
【００６０】
なお、探索制御量ＳＱは、古い保持回転数ＨＲｏを含む所定の回転数領域にわたって目標回転数ＴＲを変化させるように設定することができる。これにより、最低保持回転数が低下変動した場合にも、上昇変動した場合にも、最低保持回転数を探索することができる。
【００６１】
この実施形態によると、学習開始時に目標回転数ＴＲをゼロまで低下させ、その後徐々に増加させている。このため、実位相ＡＰを比較的速い速度で変化させることができる。この結果、短い時間で更新処理を完了することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明を適用した第３実施形態を説明する。先行する説明を参照することができる構成要素には、先行実施形態と同一の符号を付した。図８において、更新処理における実位相差ＡＰの変化を示すグラフ（Ａ）と、目標回転数ＴＲの変化を示すグラフ（Ｂ）が図示されている。この実施形態では、ステップ９４において、学習開始時に目標回転数ＴＲを設定値ＰＲまでスキップ低下させた後に、目標回転数ＴＲを徐々に上昇させるように設定された探索制御量ＳＱが使用される。他の構成は先行実施形態と同一である。
【００６３】
時刻ｔ１で更新処理９０が開始されると、目標回転数ＴＲは、探索制御量ＳＱに基づいて規定値ＰＲまで急激に低下する。設定値ＰＲは、最低保持回転数の想定しうる最低値よりも低い目標回転数を与えるように設定されている。これにより、目標回転数ＴＲは、探索されるべき新たな保持回転数ＨＲｎを飛び越えて、実位相差ＡＰを遅角側へ移動させるために十分な値になる。この後、目標回転数ＴＲは徐々に増加する。
【００６４】
やがて、時刻ｔ２で、実位相差ＡＰが遅角を停止する。この時刻ｔ２における探索制御量ＳＱを最低保持回転数として記憶する。これに基づいて、記憶手段５７に記憶された保持回転数ＨＲが古い保持回転数ＨＲｏから新たな保持回転数ＨＲｎに更新される。
【００６５】
この実施形態によると、学習開始時に目標回転数ＴＲを設定値ＰＲまで低下させ、その後徐々に増加させている。このため、実位相ＡＰを比較的速い速度で変化させることができるとともに、学習開始時の目標回転数ＴＲの過剰な変化を抑えることができる。
【００６６】
（第４実施形態）
次に、本発明を適用した第４実施形態を説明する。先行する説明を参照することができる構成要素には、先行実施形態と同一の符号を付した。図９において、更新処理における実位相差ＡＰの変化を示すグラフ（Ａ）と、目標回転数ＴＲの変化を示すグラフ（Ｂ）が図示されている。この実施形態では、ステップ９４において、学習開始時に目標回転数ＴＲを設定値ＰＲまでスキップ低下させた後に、目標回転数ＴＲを徐々に上昇させるように設定された探索制御量ＳＱが使用される。他の構成は先行実施形態と同一である。
【００６７】
時刻ｔ１で更新処理９０が開始されると、目標回転数ＴＲは、探索制御量ＳＱに基づいて設定値ＰＲまで急激に低下する。設定値ＰＲは、保持回転数ＨＲを更新すべき許容量を考慮して設定されている。すなわち、現在の保持回転数ＨＲｏと設定値ＰＲとの間では最低保持回転数の探索を行わず、保持回転数ＨＲを更新しない。これにより、目標回転数ＴＲは、探索されるべき新たな保持回転数ＨＲｎより高い目標回転数へスキップする。この後、目標回転数ＴＲは徐々に低下する。
【００６８】
やがて、時刻ｔ２で、実位相差ＡＰが遅角を開始する。この時刻ｔ２における探索制御量ＳＱを最低保持回転数として記憶する。これに基づいて、記憶手段５７に記憶された保持回転数ＨＲが古い保持回転数ＨＲｏから新たな保持回転数ＨＲｎに更新される。
【００６９】
この実施形態によると、学習開始時に目標回転数ＴＲを設定値ＰＲまで低下させ、その後徐々に低下させている。このため、比較的速く最低保持回転数に到達することができる。
【００７０】
（第５実施形態）
次に、本発明を適用した第５実施形態を説明する。先行する説明を参照することができる構成要素には、先行実施形態と同一の符号を付した。図１０において、更新処理における実位相差ＡＰの変化を示すグラフ（Ａ）と、目標回転数ＴＲの変化を示すグラフ（Ｂ）が図示されている。この実施形態では、ステップ９４において、学習開始時に目標回転数ＴＲを設定量ＳＲだけスキップ上昇させた後に、目標回転数ＴＲを徐々に低下させるように設定された探索制御量ＳＱが使用される。さらに、この実施形態では、不感帯の両端を規定する最低保持回転数と最高保持回転数との両方を学習することにより、不感帯の幅を学習し、ステップ７６における補正量ＣＣを設定する手段を備える。他の構成は先行実施形態と同一である。
【００７１】
時刻ｔ１で更新処理９０が開始されると、目標回転数ＴＲは、探索制御量ＳＱに基づいて設定値ＰＲまで急激に上昇する。設定値ＰＲは、不感帯の変動幅を考慮して、不感帯の最大値より高い目標回転数となるよう設定されている。これにより、目標回転数ＴＲは、不感帯を飛び越えて、最高保持回転数より高い目標回転数へスキップする。この後、目標回転数ＴＲは徐々に低下する。
【００７２】
よって、実位相差ＡＰは、時刻ｔ１から徐々に進角する。やがて、時刻ｔ２１で、実位相差ＡＰが進角を停止する。このとき、目標回転数ＴＲは、最高保持回転数に到達したと考えられる。そこで、この時刻ｔ２１における探索制御量ＳＱを最高保持回転数として保持する。
【００７３】
さらに目標回転数ＴＲが低下すると、実位相差ＡＰは不感帯のために変化しない。やがて、時刻ｔ２２で、実位相差ＡＰが遅角を開始する。この時刻ｔ２２における探索制御量ＳＱを最低保持回転数として記憶する。これに基づいて、記憶手段５７に記憶された保持回転数ＨＲが古い保持回転数ＨＲｏから新たな保持回転数ＨＲｎに更新される。
【００７４】
また、最高保持回転数と最低保持回転数との差が不感帯の幅を示す。そこで、この不感帯の幅を、ステップ７６における補正値ＣＣに設定する。
【００７５】
この実施形態によると、最低保持回転数を探索して保持回転数ＨＲを更新することができるとともに、不感帯の幅を検出し、制御に利用することができる。
【００７６】
（他の実施形態）
本発明の技術的範囲は、上述した実施形態にのみ限定されるものではない。上述した実施形態は、本発明の技術的範囲内で、多様な変形、改良、または拡張を伴うことができる。本発明は、少なくとも次のような変形、改良または拡張を伴う実施形態を包含する。
【００７７】
例えば、上記実施形態では、制御の目標値としてモータ４２の回転数を用いたが、これに代えて、モータ４２を制御するインバータにおける通電比率を示すデューティ比を用いてもよい。例えば、目標回転数ＴＲは目標デューティ比とすることができる。また、最低保持値としての最低保持回転数も、最低保持デューティ比によって表すことができる。
【００７８】
上記実施形態では、最低保持回転数を保持回転数ＨＲとして記憶したが、最低保持回転数よりやや高い目標回転数に相当する値を保持回転数ＨＲとしてもよい。不感帯の中でも比較的低い目標回転数を保持回転数ＨＲとして記憶することにより消費電力の低減を図ることができる。例えば、不感帯の中の低回転数領域に属する目標回転数を保持回転数とすることができる。低回転数領域は、例えば不感帯の幅の中央の回転数と最低保持回転数との間の範囲とすることができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、最低保持回転数を探索したが、不感帯を示す何らかの特徴点を探索し、特徴点の回転数に基づいて保持回転数を更新してもよい。例えば、不感帯の幅の変動が少ない場合には、最高保持回転数を探索してもよい。探索された最高保持回転数と、予め設定された不感帯の幅とに基づいて最低保持回転数を推定し、最低保持回転数よりやや高い目標回転数に相当するように保持回転数を更新してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、所定の学習条件が成立すると更新処理９０を開始して最低保持回転数を探索したが、これに代えて、通常の位相差制御の間に最低保持回転数を探索してもよい。例えば、位相差制御の過程において、最低保持回転数に相当する変化を実位相差が示したことを検出し、そのときの目標回転数を記憶することにより、最低保持回転数を探索することができる。
【００８１】
また、上記実施形態では、保持回転数ＨＲをフィードバック制御の定数項として用いたが、位相差を保持するための目標値を与えるように種々の形態により位相差制御に反映することができる。例えば、保持回転数ＨＲに応じて実位相差ＡＰを補正してもよい。また、保持回転数ＨＲに応じて目標位相差ＴＰを補正してもよい。さらに、保持回転数ＨＲに応じて目標回転数ＴＲを補正するように構成してもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、不感帯の変動を考慮した初期保持回転数ＨＲｏを設定した上で、さらに不感帯の変動に追従するために更新手段により保持回転数ＨＲを更新した。しかし、更新手段を設けることなく、初期保持回転数ＨＲｏを設定するだけとしてもよい。この構成でも位相差を保持するときに、不感帯の中でも比較的低い目標回転数にモータ４２が制御される。このため、バルブタイミング制御装置の消費電力を低減することができる。
【００８３】
さらに、最低保持回転数を示す保持回転数ＨＲが、正常範囲内にあるか否かを判定する手段と、正常範囲内にないと判定された場合にバルブタイミング制御装置の作動を停止させるなどフェールセーフ処理を実行する手段とを付加してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１  車両用エンジンシステム
２  エンジン
２１  カム軸
２２  クランク軸
３  バルブタイミング制御装置
４  バルブタイミング調節機構
４１  減速機構
４２  モータ
５  制御システム
５１ａ  回転数センサ
５１ｂ  カムセンサ
５１ｃ  クランクセンサ
５１ｄ  他のセンサ
５２  ＥＣＵ
５３  回転数制御手段
５４  実位相差算出手段
５５  目標位相差算出手段
５６  位相差制御手段
５７  記憶手段
５８  更新手段
５９  切換手段
７０  位相差制御処理
８０  モータ制御処理
９０  更新処理
【図１】
2010255494.tif 000003
【図２】
2010255494.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010255494.tif 000006
【図５】
2010255494.tif 000007
【図６】
2010255494.tif 000008
【図７】
2010255494.tif 000009
【図８】
2010255494.tif 000010
【図９】
2010255494.tif 000011
【図１０】
2010255494.tif 000012